专利名称：一种拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于测量装置技术领域。具体涉及一种拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学
测量装置。
背景技术：
研究表明在材料破坏过程中，金属材料所受应力及环境介质之间存在很大的关 联性，各影响因素造成的变化均会表现为材料电化学行为变化。因此，金属材料在力学、化 学环境交互作用下的腐蚀电化学数据与规律的取得对承力金属构件的设计、寿命预测与评 估具有重要科学意义和使用价值。如何对试件在特定的使用环境介质中施加长期恒定拉伸应力，并实现金属材料各 种形式破坏过程电化学行为的测量是当前研究的关注点。如“弹簧恒载应力腐蚀试验装 置”(ZL94247294. 2)的专利技术，该装置的试样安装在支架内的上、下卡头之间，并被密封 在一个密封容器内，通过压缩弹簧和移动加载螺杆实现加载，密封容器包括便于加载的波 纹管动密封、钟罩密封及电测孔密封等。该装置虽改变了原有设备体积笨重、不可移动的缺 点，但是试样被密封在一个密封的钟罩形筒体罩中，复杂结构使其载荷施加困难，只能完成 试样在一种气体环境中的应力腐蚀试验，无法同时进行电化学实验。“便携式金属材料拉伸 应力腐蚀装置及其方法”(公开号CN 101498649A)的专利技术，该装置是将拉伸试样通过 加载拉杆和加载螺母固定连接在加载主体装置上，并通过加载螺母对拉伸试样施加拉力， 然后通过腐蚀试验槽对拉伸试样进行选择性腐蚀。该装置的加载、操作及携带虽方便，也能 满足电化学测试需要，但不能进行液态腐蚀介质、气体和拉伸应力共同作用下的电化学腐 蚀实验。另外，上述两种实验装置的试样大小和长度不能根据实验材料的多少和屈服强度 的大小灵活制作。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种结构简单、体积小、移动方便、 操作简单、应力读数准确、试样尺寸可调和试样可重复使用的拉伸应力作用下的腐蚀原位 电化学测量装置。以便研究溶液体系或气体饱和的溶液体系、PH值、时间和应力条件对金 属材料腐蚀的影响以及电化学参数的变化，分析拉伸应力和环境介质共同作用下试样的损 伤演变规律。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是该装置由应力加载测量部分和原位 腐蚀部分组成应力加载测量部分包括支架、测量杆臂、夹持件和砝码加载杆；测量杆臂通过第一 销钉铰接在支架的上端，第一销钉右边的测量杆臂为加载杆臂，第一销钉左边的测量杆臂 为拉伸杆臂，加载杆臂的长度与拉伸杆臂的长度比为8 1 12 1;加载杆臂通过第二 销钉与加载杆铰接，拉伸杆臂通过第三销钉与夹持件的定位孔活动连接。
原位腐蚀部分包括拉伸试样、腐蚀试验容器和卡槽；夹持件的下端通过第四销钉 与拉伸试样的上端活动连接，拉伸试样穿过腐蚀试验容器，拉伸试样的下端与卡槽通过第 五销钉铰接，卡槽固定在支架的底座上。腐蚀试验容器的上部和下部分别设有上插孔和下插孔，上插孔和下插孔相应地设 置有上插孔橡皮塞和下插孔橡皮塞；拉伸试样通过上插孔和下插孔穿过腐蚀试验容器，上 插孔橡皮塞和下插孔橡皮塞分别紧卡在拉伸试样的上、下部位，腐蚀试验容器通过拉伸试 样固定在夹持件的下端和卡槽之间；在上插孔两侧的容器壁上是对称地设有出气口和进 气口，在靠近拉伸试样工作部位的腐蚀试验容器的侧壁上，分别设有辅助电极插口和参比 电极插口，辅助电极和参比电极分别通过辅助电极插口和参比电极插口插入腐蚀试验容器 内，辅助电极、参比电极和拉伸试样分别外接电化学工作站。所述的加载杆臂上设有刻度，加载杆臂上设置有水平滑动的游码。所述的夹持件的上端均勻的开有2 8个定位孔，下端设有“凹”状插口。所述的上插孔橡皮塞和下插孔橡皮塞均分别设有开孔，该开孔与拉伸试样横截面 积相同。所述的加载杆臂的长度和拉伸杆臂的长度分别为加载杆臂的第二销钉到第一销 钉的中心距离和拉伸杆臂的第三销钉到第一销钉的中心距离。所述的拉伸试样的形状是两端宽、中间窄的片状金属物，两端分别加工有小孔，中 间留有Icm2工作面积，其它部分用硅胶密封。由于采用上述技术方案，本发明由应力加载测量部分和原位腐蚀部分组成。应力 加载测量部分为杠杆结构，包括支架、测量杆臂和夹持件；原位腐蚀部分的腐蚀试验容器设 有进气口和出气口，以便在试验过程中通入各种腐蚀介质的气体，进气口和出气口以橡皮 塞封口，并用硅胶密封缝隙处。腐蚀试验容器上部两侧设有辅助电极插口和参比电极插口， 便于电化学测试中使用的对电极和参比电极穿过并浸入腐蚀介质。当拉伸试样安装完毕后，被测拉伸试样通过夹持件活动连接在测量杆臂上的拉伸 杆臂上，将拉伸试样和参比电极以及辅助电极分别外接电化学工作站进行电化学测试。实 验前腐蚀试验容器上所有开口处均用硅胶密封，以防止液态腐蚀介质和气体外漏。进行拉 伸腐蚀试验时，从进气口注入腐蚀介质。然后通过增减砝码加载杆上的砝码或移动游码对 拉伸试样施加拉伸应力，并保持应力恒定，应力大小通过计算砝码重量和游码读数换算得 到。故能实现加载指定实验力、液态和气态(有毒气体也可)腐蚀介质共同作用下的腐蚀 原位电化学行为测量。因此，本发明具有结构简单、体积小、移动方便、操作简单、应力读数准确、试样尺 寸可调和可重复使用的特点。该装置能实现加载指定应力、液态和气态(有毒气体也可) 腐蚀介质共同作用的腐蚀原位电化学行为测量。该装置可广泛用于研究溶液体系或气体饱 和的溶液体系、PH值、时间和应力条件对金属材料腐蚀的影响以及电化学参数的变化，分析 拉伸应力和环境介质共同作用下试样的损伤演变规律。
图1是本发明的一种结构示意图；图2是图1的左视图3是图2和图1中腐蚀试验容器(3)的一种结构示意图；图4是图2和图1中拉伸试样(5)的形状示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限 制。实施例1一种拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置，如图1所示，该装置由应力加 载测量部分和原位腐蚀部分组成应力加载测量部分包括支架1、测量杆臂11、夹持件7和砝码加载杆13。测量杆 臂11通过第一销钉9铰接在支架1的上端，第一销钉9右边的测量杆臂11为加载杆臂，第 一销钉9左边的测量杆臂11为拉伸杆臂，加载杆臂的长度与拉伸杆臂的长度比为8 1 10 1，加载杆臂的长度和拉伸杆臂的长度分别为加载杆臂的第二销钉12到第一销钉9的 中心距离和拉伸杆臂的第三销钉8到第一销钉9的中心距离。加载杆臂通过第二销钉12 与加载杆13铰接，拉伸杆臂通过第三销钉8与夹持件7的定位孔活动连接。如图2所示，原位腐蚀部分包括拉伸试样5、腐蚀试验容器3和卡槽2。夹持件7 的下端通过第四销钉6与拉伸试样5的上端活动连接，拉伸试样5穿过腐蚀试验容器3，拉 伸试样5的下端与卡槽2通过第五销钉15铰接，卡槽2固定在支架1的底座上。如图3所示，腐蚀试验容器3的上部和下部分别设有上插孔19和下插孔21，上插 孔19和下插孔21相应地设置有上插孔橡皮塞18和下插孔橡皮塞16 ；拉伸试样5通过上 插孔19和下插孔21穿过腐蚀试验容器3，上插孔橡皮塞18和下插孔橡皮塞16分别紧卡在 拉伸试样5的上、下部位，腐蚀试验容器3通过拉伸试样5固定在夹持件7的下端和卡槽2 之间；在上插孔19两侧的容器壁上是对称地设有出气口 17和进气口 20，在靠近拉伸试样5 工作部位22的腐蚀试验容器3的侧壁上，分别设有辅助电极插口 4和参比电极插口 14，辅 助电极和参比电极分别通过辅助电极插口 4和参比电极插口 14插入腐蚀试验容器3内，辅 助电极、参比电极和拉伸试样5组成三电极体系外接电化学工作站。本实施例中所述的加载杆臂上设有刻度，加载杆臂上设置有水平滑动的游码 10 ；所述的夹持件7的上端均勻的开有5 8个定位孔，下端设有“凹”状插口 ；所述的上插 孔橡皮塞18和下插孔橡皮塞16均分别设有开孔，该开孔与拉伸试样5横截面积相同。如图4所示，本实施例所述的拉伸试样5的形状是两端宽、中间窄的片状金属物， 两端分别加工有小孔23，中间留有Icm2工作面积22，其它部分用硅胶密封。实施例2一种拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置。加载杆臂的长度与拉伸杆臂的 长度比为10 1 12 1;夹持件7的上端均勻的开有2 6个定位孔。其余同实施例1。本具体实施方式
由应力加载测量部分和原位腐蚀部分组成。应力加载测量部分为 杠杆结构，包括支架1、测量杆臂11和夹持件7 ；原位腐蚀部分的腐蚀试验容器3设有进气 口 20和出气口 17，以便在试验过程中通入各种腐蚀介质的气体，进气口 20和出气口 17以 橡皮塞封口，并用硅胶密封缝隙处。腐蚀试验容器3上部两侧设有辅助电极插口 4和参比电极插口 14，便于电化学测试中使用的对电极和参比电极穿过并浸入腐蚀介质。当拉伸试样安装完毕后，被测拉伸试样5通过夹持件7活动连接在测量杆臂11上 的拉伸杆臂上，将拉伸试样5和参比电极以及辅助电极分别外接电化学工作站进行电化学 测试。实验前腐蚀试验容器3上所有开口处均用硅胶密封，以防止液态腐蚀介质和气体外 漏。进行拉伸腐蚀试验时，从进气口 20注入腐蚀介质。然后通过增减砝码加载杆13上的 砝码或移动游码对拉伸试样5施加拉伸应力，并保持应力恒定，应力大小通过计算砝码重 量和游码读数换算得到。故能实现加载指定实验力、液态和气态(有毒气体也可)腐蚀介 质共同作用下的腐蚀原位电化学行为测量。因此，本发明具有结构简单、体积小、移动方便、操作简单、应力读数准确、拉伸试 样5尺寸可调和可重复使用的特点。该装置能实现加载指定应力、液态和气态(有毒气体 也可)腐蚀介质共同作用的腐蚀原位电化学行为测量。该装置可广泛用于研究溶液体系或 气体饱和的溶液体系、PH值、时间和应力条件对金属材料腐蚀的影响以及电化学参数的变 化，分析拉伸应力和环境介质共同作用下试样的损伤演变规律。
权利要求
一种拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置，其特征在于该装置由应力加载测量部分和原位腐蚀部分组成应力加载测量部分包括支架(1)、测量杆臂(11)、夹持件(7)和砝码加载杆(13)；测量杆臂(11)通过第一销钉(9)铰接在支架(1)的上端，第一销钉(9)右边的测量杆臂(11)为加载杆臂，第一销钉(9)左边的测量杆臂(11)为拉伸杆臂，加载杆臂的长度与拉伸杆臂的长度比为8∶1～12∶1；加载杆臂通过第二销钉(12)与加载杆(13)铰接，拉伸杆臂通过第三销钉(8)与夹持件(7)的定位孔活动连接；原位腐蚀部分包括拉伸试样(5)、腐蚀试验容器(3)和卡槽(2)；夹持件(7)的下端通过第四销钉(6)与拉伸试样(5)的上端活动连接，拉伸试样(5)穿过腐蚀试验容器(3)，拉伸试样(5)的下端与卡槽(2)通过第五销钉(15)铰接，卡槽(2)固定在支架(1)的底座上；腐蚀试验容器(3)的上部和下部分别设有上插孔(19)和下插孔(21)，上插孔(19)和下插孔(21)相应地设置有上插孔橡皮塞(18)和下插孔橡皮塞(16)；拉伸试样(5)通过上插孔(19)和下插孔(21)穿过腐蚀试验容器(3)，上插孔橡皮塞(18)和下插孔橡皮塞(16)分别紧卡在拉伸试样(5)的上、下部位，腐蚀试验容器(3)通过拉伸试样(5)固定在夹持件(7)的下端和卡槽(2)之间；在上插孔(19)两侧的容器壁上对称地设有出气口(17)和进气口(20)，在靠近拉伸试样(5)工作部位(22)的腐蚀试验容器(3)的侧壁上，分别设有辅助电极插口(4)和参比电极插口(14)，辅助电极和参比电极分别通过辅助电极插口(4)和参比电极插口(14)插入腐蚀试验容器(3)内，辅助电极、参比电极和拉伸试样(5)组成三电极测试体系外接电化学工作站。
2.根据权利要求1所述的拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置，其特征在于所 述的加载杆臂上设有刻度，加载杆臂上设置有水平滑动的游码(10)。
3.根据权利要求1所述的拉伸应力作用下的腐蚀原位电化学测量装置，其特征在于所 述的夹持件(7)的上端均勻的开有2 8个定位孔，下端设有“凹”状插口。
4.根据权利要求1所述的拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置，其特征在于所 述的上插孔橡皮塞(18)和下插孔橡皮塞(16)均分别设有开孔，该开孔与拉伸试样(5)横 截面积相同。
5.根据权利要求1所述的拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置，其特征在于所 述的加载杆臂的长度和拉伸杆臂的长度分别为加载杆臂的第二销钉(12)到第一销钉(9) 的中心距离和拉伸杆臂的第三销钉⑶到第一销钉(9)的中心距离。
6.根据权利要求1所述的拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置，其特征在于所 述的拉伸试样(5)的形状是两端宽、中间窄的片状金属物，两端分别加工有小孔(23)，中间 留有Icm2工作面积(22)，其它部分用硅胶密封。
全文摘要
本发明涉及一种拉伸应力作用下的原位腐蚀电化学测量装置。其方案是测量杆臂(11)通过第一销钉(9)铰接在支架(1)上端，加载杆臂通过第二销钉(12)与加载杆(13)铰接；拉伸杆臂通过第三销钉(8)与夹持件(7)的定位孔活动连接，夹持件(7)的下端通过第四销钉(6)与拉伸试样(5)的上端活动连接；拉伸试样(5)通过上、下插孔(19、21)穿过腐蚀试验容器(3)，下端与卡槽(2)铰接；腐蚀试验容器(3)的侧壁上分别设有辅助和参比电极插口(4、14)，辅助和参比电极分别通过各自的插口(4、14)插入腐蚀试验容器(3)内，并与拉伸试样(5)一起组成三电极体系外接于电化学工作站。本发明具有结构简单、体积小、移动方便、操作简单、应力读数准确、试样尺寸可调和可重复使用的特点。
文档编号G01N17/02GK101963574SQ20101028938
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者余璐, 刘静, 李平生, 郝优阳, 黄峰 申请人:武汉科技大学
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